2023 서현고 2학년 1학기 기말고사 물리학
기출문제·해설
서현고등학교 2023학년도 1학기 기말고사 물리학 전 문항(22문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 역학과 에너지 (진로) · 특수 상대성 이론 · 전기장과 전위차 · 전자기와 양자 (진로)
📍 경기 성남시 분당구📅 2023 · 1학기 기말고사🧪 물리학📝 22문항 (객관식 18 · 서술형 4)
문제 미리보기 (2문항)
1번역학과 에너지 (진로)이상 기체의 내부 에너지하
표는 두 용기 속에 있는 동일한 종류의 이상기체 A, B의 여러 가지 물리량을 나타낸 것이다.
| 구분 | 기체 분자의 수 | 부피 | 온도 |
|---|---|---|---|
| A | $N$ | $V$ | $T$ |
| B | $2N$ | $2V$ | $T$ |
B의 물리량이 A의 물리량보다 큰 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. 압력
ㄴ. 내부 에너지
ㄷ. 기체 분자 1개의 평균 운동 에너지
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄷ
④ ㄱ, ㄴ
⑤ ㄴ, ㄷ
정답 ② · 해설
이상 기체의 압력은 분자 수와 온도에 비례하고 부피에 반비례하며, 내부 에너지는 분자 수와 온도의 곱에, 분자 1개의 평균 운동 에너지는 온도에 비례한다.
ㄱ. 압력은 $\frac{NT}{V}$에 비례하므로 A는 $\frac{NT}{V}$, B는 $\frac{2NT}{2V}=\frac{NT}{V}$로 같다.
ㄴ. 내부 에너지는 $NT$에 비례하므로 B가 A의 2배이다.
ㄷ. 온도가 같으므로 분자 1개의 평균 운동 에너지는 같다.
따라서 정답은 ②이다.
2번열과 에너지열역학 제2법칙하
그림 (가)는 공기가 들어있는 밀폐된 단열 상자 안에서 실에 연결된 추가 왕복 운동하는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서 시간이 흐른 후 추가 정지한 모습을 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. (가)에서 추의 역학적 에너지는 일정하다.
ㄴ. 공기의 온도는 (가)에서보다 (나)에서가 크다.
ㄷ. (나)→(가) 과정이 저절로 일어나지 않는 이유를 열역학 제2법칙으로 설명할 수 있다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄷ
④ ㄱ, ㄴ
⑤ ㄴ, ㄷ
정답 ⑤ · 해설
추가 공기 저항을 받으며 운동하는 동안 추의 역학적 에너지가 공기의 내부 에너지(열)로 전환되어 결국 추가 멈춘다.
ㄱ. 공기 저항 때문에 추의 역학적 에너지는 점점 감소한다.
ㄴ. 감소한 역학적 에너지만큼 단열 상자 안 공기의 내부 에너지가 증가하므로 온도는 (나)에서가 더 높다.
ㄷ. 열이 저절로 모여 추를 다시 움직이게 하는 과정은 일어나지 않는데, 이는 자연 현상이 무질서도가 증가하는 방향으로 일어난다는 열역학 제2법칙으로 설명한다.
따라서 정답은 ⑤이다.
문항 구성
| 1번 | 역학과 에너지 (진로) | 이상 기체의 내부 에너지 | 하 | 객관식 |
| 2번 | 열과 에너지 | 열역학 제2법칙 | 하 | 객관식 |
| 3번 | 역학과 에너지 (진로) | 자유 팽창 | 중 | 객관식 |
| 4번 | 전기장과 전위차 | 원자 모형과 전기력 | 하 | 객관식 |
| 5번 | 전기장과 전위차 | 쿨롱 법칙 | 하 | 객관식 |
| 6번 | 특수 상대성 이론 | 길이 수축 | 중 | 객관식 |
| 7번 | 특수 상대성 이론 | 시간 팽창과 뮤온 | 중 | 객관식 |
| 8번 | 역학과 에너지 (진로) | 등온·단열 과정 | 중 | 객관식 |
| 9번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 제1법칙 | 중 | 객관식 |
| 10번 | 역학과 에너지 (진로) | 등압·단열 과정 | 중 | 객관식 |
| 11번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관과 열효율 | 상 | 객관식 |
| 12번 | 역학과 에너지 (진로) | 카르노 기관 | 상 | 객관식 |
| 13번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 제1법칙 | 상 | 객관식 |
| 14번 | 특수 상대성 이론 | 시간 팽창·길이 수축 | 중 | 객관식 |
| 15번 | 전자기와 양자 (진로) | 상대론적 질량 | 중 | 객관식 |
| 16번 | 교과 외 (고급 물리학·통합과학 내용) | 동시성의 상대성 | 상 | 객관식 |
| 17번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵융합과 질량 결손 | 중 | 객관식 |
| 18번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵반응식 | 중 | 객관식 |
| 19번 | 특수 상대성 이론 | 길이 수축·광속 불변 | 상 | 서술형 |
| 20번 | 전기장과 전위차 | 쿨롱 법칙 | 중 | 서술형 |
| 21번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 과정 그래프 | 상 | 서술형 |
| 22번 | 역학과 에너지 (진로) | 등압 과정과 일 | 상 | 서술형 |